Этот преобразователь делался для ретро-компьютера Радио 86РК. “Сердцем” данной ЭВМ является микропроцессор КР580ВМ80А, для питания которого требуются три напряжения питания: +5В, -5В и +12В.
Напряжение +5В можно взять от внешнего блока питания, а -5В и +12 получить из него. Потребляемый микропроцессором ток от источника -5В составляет порядка одного миллиампера. Источник +12В должен обеспечивать ток не менее 75 мА для микропроцессора, плюс еще 12 мА для тактового генератора на микросхеме КР580ГФ24. Итого порядка 90 мА. Ещё для источников питания рекомендован запас по току в 2-3 раза.
Оба преобразователя выполнены на микросхемах MC34063, включённых по типовым схемам.
На микросхеме IC1 собран источник отрицательного напряжения -5В, на IC2 - повышающий преобразователь +12В. Дроссели использовал готовые с алиэкспресса. Для источника -5В взят дроссель на 0.25Вт, в корпусе как у маломощного резистора:
Для 12В стабилизатора попытка использовать такой дроссель ничем хорошим не завершилась, поэтому пришлось поставить помощнее, на ток до 1А:
Печатную плату удалось развести в один слой. Сделал себя сразу три штуки на будущее (для Радио 86РК, ЮТ-88 и “Специалиста”), вытравленные платы:
По предыдущему опыту работы с преобразователями на MC34063 уяснил, что они не любят несмытый флюс, грязь и влагу на плате. Наличие оных может приводить к любым непредсказуемым последствиям, что не есть хорошо. Впрочем, это справедливо и для всей ВЧ-техники. Но непредсказуемость работы источника питания категорически недопустима, т.к. обычно приводит к катастрофическим последствиям. Поэтому было решено покрыть плату паяльной маской. Использовалась однокомпонентная маска в шприце из Китая:
Для засветки маски затестил собранную светодиодную ультрафиолетовую лампу . Время экспонирования - 10..15 минут, после чего маска затвердевает на незакрытых участках, на контактных площадках маска смывается с помощью растворителя. После чего засветку повторял еще 10 минут. В результате, платы приобрели следующий вид (не так плохо для второй в жизни самодельной маски):
Собранный преобразователь:
А так выглядит плата собранная плата РК86 с подключенным стабилизатором:
После успешного запуска преобразователя решено было заказать его платки в Китае. Посадочные места для дросселей позволяют устанавливать как маломощные, дроссели в резистороподобном корпусе, так и 1А-катушки. Вот что из этого получилось:
Собранная плата была незамедлительно проверена в работе - подключена к лабораторному блоку питания с выставленным напряжением 5В и ограничением по току 500мА. В результате чего... незамедлительно сработала защита лабораторного БП. Как выяснилось, причиной тому был несмытый флюс (пользуюсь водоотмываемым флюсом ФТС). После тщательной промывки платы и сушки всё благополучно заработало. Следует заметить, что это далеко не первый в моей практике случай проблем, вызванных несмытым флюсом ФТС в устройстве, работающем на высокой частоте. Причём, сама схема вполне устойчива к влаге и грязи - аналогичный преобразователь на MC34063 уже несколько лет успешно работает у меня в , и с ним не было проблем, несмотря на работу в условиях повышенной влажности и грязности.
И ещё один момент - при подключении преобразователя к БП с ограничением выдаваемого тока не стоит ограничивать его ниже 400-500мА. Дело в том, что в момент включения преобразователя он в пике потребляет ток порядка 300-400мА (даже без нагрузки), после чего потребление составляет несколько единиц мА (если без нагрузки). Если сильно ограничить ток во время старта, то преобразователь не запустится.
Файлы
Во многих случаях бывает удобно преобразовать 1.5 вольта в 5 вольт. Тогда можно питать микроконтроллер или светодиод от одной батарейки формата AA или AAA. Это легко сделать с помощью специализированных микросхем, таких как MAXIM MAX1674 или MAX7176. Это повышающий DC-DC преобразователь, который преобразует напряжения от 0.7 В в любое в диапазоне от 2 В до 3,5 В. MAX1676 также имеет выводы для фиксированного напряжения 3.3 В и 5 В, что повышает удобство интеграции с 3.3- 5-ти вольтовыми схемами. Микросхема может рассеивать мощность до 444 мВт.
На рисунке показа схема преобразователя с 1.5 вольта в 5 вольт.
Допустим, нам нужен максимальный выходной ток 300 мА, тогда мы должны приложить некоторые усилия. Поскольку выходная мощность будет 5 В·0.3 А=1.5 Вт. Допустим, КПД преодразователя равен 100%, тогда мощность, отбираемая от батареи будет тоже 1.5 Вт. При напряжении в 1.5 В это будет ток 1A. Не все батарейки могут дать такой ток . Другая важная деталь - это дроссель. Нам необходим дроссель с высоким током насыщения, что увеличивает габариты устройства.
- Если ток больше 300mA, индуктивность дросселя равна 47мкГн;
- Если ток больше 120mA, индуктивность дросселя равна 22мкГн;
- Если ток больше 70mA, индуктивность дросселя равна 10мкГн;
В нашем случае вывод FB микросхемы MAX1614 соединен с землей, поэтому выходное напряжение равно 5 В. Если вывод FB соединить с выводом OUT то выходное напряжение будет 3.3 В. Если на вывод FB подать напряжение, промежуточное между выводами OUT и землей (например, через делитель на потенциометре), то выходное напряжение можно регулировать в диапазоне от 3.3 В до 5 В. Наибольший КПД преобразователя достигается на токе 120mA и равен 94%.
9 / 3 193
Версия для печати
Преобразователь напряжения DC/DC из +5В в +12/-5В для питания КР580ВМ80
Для работы процессора КР580ВМ80 требуются три напряжения питания: +5В, +12В и -5В. Также для формирования сигналов Ф1 и Ф2 тактирования процессора требуется напряжение +12В. При этом неважно, на чем выполнена схема формирования тактовых импульсов - на микросхеме КР580ГФ24 или на мелкой логике - напряжение +12В требуется в любом случае.
Можно, конечно, изготовить блок питания, вырабатывающий все нужные напряжения. В случае трансформаторного блока питания потребуется силовой трансформатор с несколькими обмотками, отдельные стабилизаторы напряжения и т.д. А что делать, если достался сам компьютер на КР580ВМ80, а блока питания к нему нет, и если нет возможности найти такой блок питания? Зато в углу валяется источник питания на 5В. Его-то и можно приспособить для питания компьютера, если собрать к нему преобразователь напряжения для питания КР580ВМ80.
С моей точки зрения, хорошим вариантом преобразователя напряжения является реализация, сделанная в компьютере Орион-128 . Достоинством схемы является простота изготовления и наладки, отсутствие дефицитных компонентов. В принципе почти всё, написанное в этой статье, можно найти по частям в журнале "Радио" в публикациях, посвящённых компьютеру "Орион-128", но я решил собрать всё воедино.
Схема преобразователя выглядит следующим образом:
По каналу +12В нагрузочная способность преобразователя порядка 100 мА, по каналу -5В - порядка 10мА, чего с лихвой хватает для питания КР580ВМ80 и КР580ГФ24.
Требования к деталям преобразователя
Не забываем, что у транзистора TIP41C иное расположение выводов, чем у КТ819!
Основную сложность при изготовлении преобразователя представляет намотка трансформатора Т1. Требования таковы: трансформатор намотан на катушке, помещённой в броневой магнитопровод Б14 М1500НН2. Обмотка I имеет 30 витков провода ПЭЛ-0,2. Обмотка II имеет 15 витков провода ПЭЛ-0,2. Не следует применять провод меньшего диаметра, иначе возрастает риск "не вытянуть" напряжение +12В. Я использовал провод диаметром 0,22 мм. Не забываем, что при диаметре провода больше 0,25 мм катушка уже может не поместиться внутрь магнитопровода!
По поводу броневого магнитопровода - я брал какие попадались под руку:
В основном в дело шли отпаянные похожие трансформаторы с плат магнитофонов и т.п.
Внимание - если брать готовый трансформатор с аппаратуры, то половинки сердечника обычно склеены между собой. Не следует пытаться разъёдинить их механическим способой (отверткой) - феррит довольно хрупок, и сердечник скорее всего треснет и станет непригоден для дальнейшего использования. Мне помогал прогрев трансформатора строительным феном. При этом клей или лак, соединяющий чашки сердечника между собой, размягчается, и можно просто разъединить их руками в перчатках.
Также не забываем, что скреплять между собой половинки сердечника при помощи винта, как на фотографии выше, нельзя - надо использовать клей или лак.
Методика изготовления трансформатора
Опишу процесс изготовления трансформатора для преобразователя. Таким методом я изготовил 5 трансформаторов.
Для начала пришлось поискать в продаже броневые сердечники типоразмера Б14:
Мне достались сердечники без каркаса для катушки, поэтому для намотки катушек придётся немного постараться. Для начала необходимо подыскать круглую оправку диаметром не менее 6,5мм. В качестве оправки у меня идеально подошла старая телескопическая антенна от радиоприёмника - у одного из её звеньев оказался диаметр 6,7мм.
Нам понадобятся нитки. Отрезаем четыре куска нитки примерно равной длины (милиметров по 100) и равномерно крепим их по поверхности оправки. Концы ниток фиксируем скотчем:
Мотаем первую катушку (пусть это будет обмотка №1, где 30 витков провода). После намотки фиксируем концы провода ниткой (обматываем отдельной ниткой катушку несколько раз), чтобы катушка потом сама не размоталась.
Поверх обмотки №1 мотаем обмотку №2, которая содержит 15 витков. При этом начинаем мотать так, чтобы концы проводов второй обмотки были диаметрально противоположны концам обмотки №1. Это необходимо для того, чтобы потом можно было пропустить концы каждой обмотки в свой паз в магнитопроводе. После намотки обмотки связываем её концы одной из ниток, которые мы крепили по поверхности оправки. Внимание - оставшиеся после завязывания узла концы нитки не обрезаем! Они нам понадобятся позже. Также советую как-нибудь отметить выводы этой катушки (например скрутить провода между собой), чтобы было ясно, что это обмотка №2, иначе потом мы никак не определим какие провода к какой обмотке относятся!
Теперь, когда концы обмоток хоть немного скреплены, обвязываем всю катушку по очереди оставшимися тремя нитками. Концы ниток не обрезаем!
Снимаем катушку с оправки - при этом получается такой вот страшный "осьминог":
Завязанные узлы ниток держатся некрепко, поэтому каждой ниткой обматываем несколько раз катушку и тщательно затягиваем узлы. Теперь концы ниток можно обрезать, и мы получаем вполне приличную катушку:
Катушку вкладываем в половинку сердечника (надеюсь теперь понятно для чего мы размещали концы каждой из обмоток в разные стороны):
Склеиваем половинки сердечника клеем (у меня кроме клея ПВА ничего больше под рукой не было):
На трансформаторе напротив выводов каждой обмотки можно маркером отметить номера обмоток, чтобы при дальнейшем монтаже быть понятно что и куда паять. Ранее мы скрутили провода обмотки №2 между собой, чтобы можно было отличить их от проводов обмотки №1. Теперь по скрученным проводам мы сразу узнаем где обмотка №2 и сделаем соответствующую пометку маркером:)
Для быстрого приклеивания трансформатора на плату можно использовать двусторонний скотч:
Готовый трансформатор клеим на плату преобразователя и распаиваем концы обмоток на свои места:
Наладка преобразователя
При наладке преобразователя надо нагрузить канал +12В резистором сопротивлением порядка 120 Ом для получения выходного тока 100 мА. Мощность резистора должна быть не менее 1 Вт. Канал -5В нужно нагрузить резистором сопротивлением 510 Ом и мощностью не менее 0,25 Вт. Вместо резистора R2 впаять подстроечный резистор сопротивлением 2-3 кОм, при этом движок резистора выкручиваем для получения максимального сопротивления. Включаем преобразователь и вращением движка подстроечного резистора обеспечиваем выходное напряжение в канале +12В в диапазоне от 11 до 12В. Можно точно не выставлять +12В, потому что вряд ли преобразователь будет загружен полностью, а при неполной нагрузке канала напряжение в нём будет больше, чем 12В.
Затем измеряем напряжение в канале -5В. Оно должно быть порядка -4,5...-5,2В (величина напряжения определяется напряжением стабилизации стабилитрона VD7). После этого выключаем питание преобразователя, отпаиваем подстроечный резистор и измеряем его сопротивление. Подбираем постоянный резистор со схожим сопротивлением и впаиваем его на место R2. Наладка закончена.
В случае неправильного включения обмоток трансформатора T1 (перепутаны местами начало и конец катушки) начинает сильно греться транзистор VT2 (КТ819). Собственно, это и служит признаком того, что надо поменять местами концы одной из обмоток (неважно какой обмотки).
